土力学课件土的物理性质及工程分类

1、2 土的物理性质及工程分类,学习目标： 了解土中“三相”对土的工程性质的影响，各物理性质指标和物理状态指标在工程中的应用，建筑工程对土的分类方法。 掌握颗粒级配的概念、土的各物理性质指标、土的物理状态及其评价指标，熟悉建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）对土的分类定名方法。 会绘制颗粒级配曲线，并用颗粒级配曲线判别土体颗粒级配的优劣。能根据工程要求选择料场； 能对土体分类、定名。,2.3 土的组成与结构构造,本 章 内 容,2.6 粘性土的物理特征,2.7 地基土(岩)的工程分类,2.1 概述,2.5 无粘性土的密实度,2.4 土的物理性质指标,2.2 土的生成,2.1 概 述,土：

2、地球表面的大块岩石经风化、搬运、沉积形成的松散堆积物，在建筑工程中称为土。 土的物质组成：固态矿物颗粒(作为土骨架)、空隙中的水(及溶解的矿物质)、气体。 土的物理性质：三相的质量与体积间的相互比例关系及固、液两相相互作用后土体表现出来的特征。(非常复杂) 物理性质研究内容：土的密实程度和干湿状况；粘性土的可塑性、胀缩性、透水性。,2.2 土的生成,搬运、沉积,风化,物理风化：岩石和土的粗颗粒受各种气候因素的影响产生胀缩而发生裂缝，或在运动过程中因碰撞和摩擦而破碎。,量变,无粘性土,原生矿物,化学风化：母岩表面和碎散的颗粒受水溶液、大气等环境因素的作用、不断溶解水化、氧化、碳酸盐化，而改变其矿

3、物的化学成分，形成新的矿物。,质变,粘性土,次生矿物,生物风化(生物循环) ：由于动植物的生长使岩石破碎，具有物理风化和化学风化双重效果。,产生有机质,岩石破碎,1.残积土 残留在原地未被搬运的那一部分风化产物。颗粒不能被磨圆或分选，没有层理构造。残积土与基岩之间没有明显界限，其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。山区的残积土，厚度在小范围内变化很大，由于残积土没有层理构造，均质性很差，力学性能不一致。且颗粒多为棱角状的粗颗粒土，孔隙度较大，山区的残积土作为建筑物地基容易引起不均匀沉降,根据土的形成条件不同，常见的成因类型有8种：,2.坡积土 雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地冲刷剥蚀、

4、顺着斜坡向下移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直接关系。 由于坡积土形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化很大。尤其新近堆积物，土质疏松，压缩性较大。是不良的地质条件（滑坡、不均匀沉降）。,3.洪积土 由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流,具有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成洪积土。 离山渐远，颗粒变细，分布范围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇组

5、成洪积扇群。,洪积扇群,2.淤泥夹粘土透镜体,1.表土层,3.粘土尖灭层,4.砂土夹粘土层,5.砾石层,6.石灰岩层,洪积土的颗粒虽因搬运过程中的分选作用呈现渐变现象,但由于搬运距离短,颗粒的磨圆度仍不佳。此外，山洪是周期性产生的，每次的大小不尽相同，堆积物质也不一样。因此，洪积土常呈现不规则的层理构造，具有夹层。,靠近山地或离山较远地段的洪积土的承载力高。而过度地带由于地下水溢出地表造成沼泽地带，土质软、承载力低。,4.冲积土 冲积土是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积土、洪积土剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。其特点是呈现明显的层理构造，土颗粒上游较粗，下游较细，由

6、于搬运作用显著，碎屑物质由带棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，则沉积物质越细。分选性和磨圆度较好。典型的冲积土是形成于河谷内的沉积物，可分为平原河谷冲积土和山区河谷冲积土、三角洲沉积物等。,5.湖泊沉积土 在湖泊及沼泽等极为缓慢流水或静水条件下沉积下来的土，或称淤积土，含有大量细微颗粒，常伴有生物化学作用形成的有机物，成为具有特殊性质的淤泥或淤泥质土。土的压缩性高，强度很低。承载力极低，一般不宜作天然地基。 6.海洋沉积土 按海水深度及海底地形，海洋可分为滨海带、浅海区、陆坡区和深海区，相应的四种海相沉积物性质也各不相同。 滨海沉积土主要由卵石、圆砾和砂等组成，具有基

7、本水平或缓倾的层理构造，其承载力较高，但透水性较大。 浅海沉积土主要由细粒砂土、粘性土、淤泥和生物化学沉积物（硅质和石灰质）组成，有层理构造，较滨海沉积物疏松、含水量高、压缩性大而强度低。 陆坡和深海沉积土主要是有机质软泥，成分均一。,7.风积土 是指在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。其颗粒磨圆度好，分选性好，土质均匀，孔隙大，结构松散，具有湿陷性。我国西北黄土就是典型的风积土。 8.冰积土 是由冰川或冰川融化的冰下水进行搬运堆积而成。颗粒粗细变化大，一般分选性极差，无层理，土质不均。,2.3 土的组成与结构构造,气相,固相,液相,+

8、,+,土的固体颗粒: 构成土骨架，起决定作用,土中水：重要影响,土体,土中气体:次要作用,2.3.1 土的固体颗粒,物理状态 力学特性,颗粒级配,矿物成分,颗粒形状,1. 土的颗粒级配,颗粒大小（粒度）,各粒径成分在土中占的比例,影响土性的主因,d (mm),砂粒,粉粒,粘粒,胶粒,60,2,0.075,0.005,0.002,0.25,0.5,5,20,粗,中,细,粗,中,细,0.075,粗粒,细粒,粗粒土：以砾石和砂砾为主要组成的土，也称无粘性土。 细粒土：以粉粒、粘粒和胶粒为主要组成的土，也称粘性土。,巨粒,60,颗粒大小(粒度),粒组 按粗细进行分组，将粒径接近的归成一类 界限粒径,砾

9、粒,200,漂石或块石颗粒,卵石或碎石颗粒,教材P10表1-1,颗粒级配(粒度成分),确定方法 筛分法：适用于粗粒土 (0.075 mm) 水分法：适用于细粒土 (0.075 mm),土粒大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的粒度成分（颗粒级配）。,表述方法 颗粒级配累积曲线,筛分法,用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。 将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土的质量，然后计算其占总土粒质量的百分数。,粗筛：60、40、20、10、5、2mm 细筛：2、1、0.5、0.25、0.075mm,筛分法（d0.075mm的土）

10、,水分法（密度计法）,密度计法是利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量。 将一定质量土浸入水中搅拌成悬液，搅拌停止后，土粒便开始下沉，悬液的浓度随之发生变化。利用特制的密度计，在不同时刻测悬液浓度的变化。即可换算出相应的粒径及小于该粒径的土粒质量。,斯托克斯定律,10 5.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.075,200g,10 16 18 24 22 38 72,小于某粒径的土质量百分数P（）,粒径(mm),P% 95 87 78 66 55 36,土的颗粒级配累积曲线,水分法,d60,d50,d10,d30,特征粒径: d50 : 平均粒径 d60 : 控

11、制粒径 d10 : 有效粒径 d30 : 中值粒径,不均匀程度： Cu = d60 / d10,连续程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数,不均匀系数,Cu 5,级配不均匀,粗细程度： 用d50 表示,斜率: 某粒径范围内颗粒的含量 陡相应粒组质量集中 缓-相应粒组含量少 平台-相应粒组缺乏,连续程度: Cc = d302 / (d60 d10 ) 曲率系数,较大颗粒缺少,Cc 减小,较小颗粒缺少,Cc 增大,Cc = 1 3, 级配连续性好,颗粒级配,颗粒级配累积曲线及指标的用途：,1）粒组含量用于土的分类定名；,2）不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度： Cu 5,

12、 不均匀土； Cu 5, 均匀土,3）曲率系数Cc用于判定土的连续程度： C c = 1 3, 级配连续土； Cc 3 或 Cc 1,级配不连续土,4）不均匀系数Cu和曲率系数Cc用于判定土的级配优劣： 如果 Cu 5且 C c = 1 3 ， 级配 良好的土； 如果 Cu 3 或 Cc 1, 级配 不良的土,固 体 颗 粒,原生矿物: 母岩经物理风化而成,如石英、云母、长石； 次生矿物：母岩经化学风化而成，如粘土矿物、铝铁氧化物、氢氧化物等。常见的粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高岭石；由于粘土矿物颗粒很细，比表面积很大，所以颗粒表面具有很强的与水作用的能力，因此，土中含粘土矿物愈多，则土的粘性、

13、塑性和胀缩性也愈大。,2. 土颗粒的矿物成分,含量多时压缩性大，有机质含量3 5,粘 土 矿 物,粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅片和铝片构成的晶包所组叠而成。可分成高岭石、伊利石和蒙脱石三种类型。,硅片 铝片,粘 土 矿 物,硅片 铝片,依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：,蒙脱石 伊利石 高岭石,晶层间是O2-对O2-的范德华键连结，没有氢键，联结力很弱，水很容易进入晶层之间。 每一颗粒能组叠的晶层数较少。比表面积800 。 主要特征：颗粒细微，具有显著的吸水膨胀、失水收缩的特性，或者说亲水能力强。,依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：,蒙特石

14、伊利石 高岭石,是云母在碱性介质中风化的产物。 与蒙特石相似，由两层硅片夹一层铝片所形成的三层结构，但晶层之间有钾离子连结，增加了晶胞间连接作用。比表面积80 。 主要特征：连结强度高于蒙特石而弱于高岭石，其特征也介于两者之间。,粘 土 矿 物,依硅片和铝片组叠形式的不同，可分成如下三种类型：,蒙特石 伊利石 高岭石,晶层间通过氢键联结，联结力强，晶格不能自由活动，水难以进入晶格间 能组叠很多晶层，多达百个以上，成为一个颗粒。比表面积15 。 主要特征：颗粒较粗，不容易吸水膨胀和失水收缩，或者说亲水能力差。,粘土矿物典型电镜照片:,蒙 脱 石,比表面积,亲水性,15,80,800,0,粘土矿物

15、的带电性质： 实验表明，片状粘土颗粒表面常带有负电荷。 为什么片状粘土颗粒带有不平衡负电荷： 离解作用:阳离子扩散于水中 吸附作用：吸附相似离子 同晶置换：高价被低价置换 边缘断裂：造成电荷不平衡,- - - - - - - - - -,- - - - - - - - - - - -,+,+,+,+,粘土颗粒,水分子,阳离子,粘土颗粒的带电性,玻璃筒,玻璃皿,水位 升高,粘土粒,粘土,+,-,粘土的电泳和电渗现象(莫斯科大学 列依斯, 1809),固体颗粒在直流电的作用下向某一电极移动的现象称为电泳：而把水分子向相反方向电极移动的现象称为电渗,双电层的概念,土颗粒表面：负电荷； 水分子：极性分

16、子H+、OH-; 水溶液中带阳离子：Na，Ca2等。 土颗粒表面负电荷围绕土粒形成电场，在电场作用范 围内的水分子和水溶液中的阳离子吸附于土粒表面， 呈不同程度的定向排列。,离土粒越近，电分子引力越大，从而形成紧密吸附于土粒表面的强结合水（吸着水或固定层）和在固定层外围的弱结合水(薄膜水或扩散层)，固定层和扩散层中所含的阳离子与土颗粒表面的负电荷的电位相反，故称为反离子，固定层和扩散层合称为反离子层。反离子层与土粒表面的负电荷一起构成双电层。,双电层的概念：,双电层的概念：,扩散层水膜的厚度对粘性土的工程性质影响很大，扩散层厚度大，土的塑性就大，膨胀与收缩性也大。 双电层厚度与矿物本身和外界条

17、件有关： 如蒙脱石颗粒厚度小（如K1+等离子易扩散），形成的扩散层相对厚度就大于高岭石 水溶液中的阳离子的原子价位越高，它与土粒之间的静电引力愈强，平衡土粒表面负电荷所需阳离子数量愈少，扩散层愈薄。 外部温度升高（如K1+等离子易扩散），双电层厚度就增大。 工程实践中用三价及二价离子（Mg2+、Ca2+ 、 Fe3+ AI3+ ）处理粘土，使扩散层中高价阳离子增加，扩散层变薄，从而增加了土的强度与稳定性，减少了膨胀性。,原生矿物：一般颗粒较粗，呈粒状。有圆状、浑圆状、棱角状等。 次生矿物：颗粒较细，多呈针状、片状、扁平状。 比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总表面积。对于粘性土，其大小直接反映土

18、颗粒与四周介质,特别是水,相互作用的强烈程度,是代表粘性土特征的一个很重要的指标。高岭石的比表面积为：10-20m2/g,伊利石：80-l00m2/g,蒙脱石：800m2/g,粗颗粒的形状,粘土颗粒的形状,3. 颗粒形状,结合水,吸着水,薄膜水,2.3.2 土中水（液相）,自由水,毛细水,重力水,土中水,此外还有固态的水和气态的水，对土的工程性质影响不大。,结晶水,结晶水：土粒矿物内部的水。,结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。,自由水：不受电分子吸引力作用的土中水。,- 强结合水（吸着水）： 排列致密，密度1g/cm3 冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的特性 温度10

19、5C时才蒸发 - 弱结合水（薄膜水）： 受电场引力作用，为粘滞水膜 外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性,粘土 颗粒,引力,d,水分子,阳离子,强结合水,弱结合水,自由水,结合水：受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水。具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度、不能传递静水压力。性质跟固体相似。,毛细水：由土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用 重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动,自由水：不受颗粒电场引力作用的孔隙水。 可以传递静水压力 、能溶解盐类。,hc,毛细水,重力水,毛 细 管,hc,土中毛

20、细水上升高度,T,2r,上升高度,r2hcw=2rTcos,毛细升高与孔径成反比,粘土 粉土 砂土 砾石,毛细悬挂水 毛细上升水,r,弯液面,由于毛细张力的作用，会形成如图所示的弯液面，使毛细角边水产生负压力（水内压力小于大气压力），颗粒则受正压力。使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，土呈现出粘聚现象，这种力称为毛细粘聚力。 这是稍湿的砂土颗粒间存在假凝聚力的原因。 在工程中，毛细水的上升高度和速度对建筑物地下部分的防潮措施和地基土的浸湿、冻胀有重要影响。,2.3.3 土中气体,自由气体：与大气连通连通的气体对土的性质影响不大 封闭气体：被土颗粒和水封闭的气体其体积与压力有关。在外力作用下，封闭

21、气体易溶解于水，外力卸除后又会重新释放出来，使得土的弹性增加；阻塞渗流通道，降低渗透性 可燃气体：由微生物的分解作用而形成，常存在于淤泥和泥炭等有机土中。,土中含有更多的CO2，较少的O2，较多的N2，地下工程施工时应注意氧气的补给。,土有三个组成部分：固相、液相和气相,小结,1. 固体颗粒,2. 土中水,3. 土中气体,颗粒级配 矿物成分 颗粒形状,结合水 (强结合水、弱结合水) 自由水 (重力水、毛细水),自由气体 封闭气体,2.3.4 土的结构与构造土的结构,土的结构性土的组成与物理性质并不能完全决定土的性质，土的结构对土的性质具有很大的影响，这种特性称为土的结构性（土粒的空间相互排列以

22、及土粒之间的联结特征）。 单粒结构、蜂窝状结构、絮状结构。,2.3.4 土的结构与构造单粒结构,特点： 土粒间存在点与点的接触，随着它的形成条件的不同，可形成密实的或者疏松的状态。（碎石土和砂土）,粒径0.075mm,2.3.4 土的结构与构造单粒结构,疏松状态： 在荷载作用下，特别是在震动荷载作用下会使土粒移向更稳定的位置而更加密实，同时产生较大的变形。,2.3.4 土的结构与构造单粒结构,密实状态： 比较稳定，力学性质好，粗砂土如砂土、砾石等土类的结构特征。,单粒结构的松密程度取决于矿物成分、颗粒形状、级配情况。,2.3.4 土的结构与构造蜂窝结构,土粒下沉过程中，土粒间的分子吸力大于下沉

23、土粒重量形成链环状单元，很多这样的链环状单元联接起来，便形成孔隙较大的蜂窝状结构，蜂窝状结构常在粉土、粘土类中遇到。,粒径0.0750.005mm,2.3.4 土的结构与构造絮状结构,微小的粘粒，重量极轻，靠其自重在水中下沉，极为缓慢，由于土粒间的吸引力形成土粒集合体团粒而下沉。 主要存在于海积粘土中。 孔隙很大，强度低、压缩性高、对扰动比较敏感，土粒间的联接强度会由于压密和胶结作用而逐渐得到加强。,粒径0.005mm,2.3.4 土的结构与构造土的结构,三种结构中密实的单粒结构土的工程性质最好，蜂窝状为其次，絮状结构土工程性质最差。后两种结构土，如果因振动其天然结构被破坏的话，强度很低，压缩

24、性大。因此未经处理不能作为天然地基。,土的构造分为层理构造、分散构造和裂隙构造。,土的构造,小结,土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结,土的结构,粗粒土的结构,细粒土的结构,2.4 土的物理性质指标,土的物理性质指标：组成土的三个相的体积和质量上的比例关系,松密程度 干湿程度 轻重程度等性质,特点: 指标概念简单，数量很多,要点：名称、概念（定义）、符号、表达式、 单位（量纲）、常见值（范围）、联系与区别,定义,基本方法:,三相草图法,2.4.1 土的三相简图,质量,体积,三相草图,已知关系五个:,共有九个参数: V Vv Vs Va Vw / ms m w ma m,三个独立变量,三相草图法,

25、物性指标是比例关系: 可假设任一参数为1,对于饱和土, Va=0 剩下两个独立变量,实验室测定,其它指标,是一种简单而实用的方法,2.4.2 三个基本（物理）指标,土的密度、土粒比重、土的含水量,天然密度,土的重度,=g,工程上更常用, 用于计算土的自重应力,单位: kg/m3 或 g/cm3,单位: kN/m3,一般范围: 1.602.20 g/cm3,定义: 单位体积土的质量,有时也称土的密度,表达式:,相关指标:,三相草图有助于直观理解物性指标的概念,测定方法,环刀法 灌水法,环刀,透水石,环刀法重度测定,土的含水量,定义: 土中水的质量(重量)与土粒质量(重量)之比, 用百分数表示,注

26、意: 其实是含水比, 可达到或超过100,表达式:,常见值: 沙土：040 粘性土：20 60,测定方法：烘箱法（粘土、粉土与沙土）、红外线法（比烘箱法快）、酒精燃烧法（施工现场；含有有机质的土不宜）、铁锅炒干法（卵石或砂夹卵石）,土粒比重(土粒相对密度),s: 土粒的密度，单位体积土粒的质量,单位: 无量纲,土粒比重一般范围: 粘性土 2.70 2.75 砂 土 2.652.69,4C时纯蒸馏水的密度,=1.0 g/cm3,土粒比重在数值上等于土粒的密度,定义: 土粒的密度与4C时纯蒸馏水的密度的比值,表达式:,测定方法,比重瓶法 经验法,2.4.3 六个其他物理性质指标,表示土中孔隙含量的

27、指标,孔隙比,孔隙率 (孔隙度),关系:,在某种程度上反映土的松密,砂类土：28-35% 粘性土：30-50% 有的可达60-70%,定义: 土中孔隙体积与固体颗粒体积之比, （无量纲）,表达式:,定义: 土中孔隙体积与总体积之比, 用百分数表示,表达式:,Vs=1,Vv=e,V=1+e,三相草图可用于确定物性指标之间的关系,表示土中含水程度的指标,含水量,饱和度,表达式:,定义: 土中水的体积与孔隙体积的比值,饱和度表示孔隙中充满水的程度,Sr=0 : 干土 Sr=1 : 饱和土,工程应用,表示土的密度和容重的指标,天然密度,干密度,饱和密度,天然重度,干重度,浮重度,有效重度,饱和重度,单

28、位: kg/m3 或 g/cm3,单位: kN/m3,定义: 土被完全烘干时的密度, 等于 单位体积内土粒的质量,表达式:,浮密度,各种密度容重之间的大小关系：,天然密度,干密度,饱和密度,天然重度,干重度,浮重度,饱和重度,浮密度,2.4.4 指标间的换算,质量m,体积V,土的三相指标中，土粒比重Gs，含水量和密度是通过试验测定的，可以根据三个基本指标换算出其余各指标,推导：,换算关系式：,小结,物理性质指标,土的三个组成相的体积和质量上的比例关系,松密程度 干湿程度 轻重程度,特点: 指标概念简单，数量很多,要点：名称、概念或定义、符号、表达式、 单位或量纲、常见值或范围、联系与区别,定义

29、,基本方法:,三相草图法,室内测定的三个物理性质指标 天然密度(天然重度)、土粒的比重、土的含水量,三相草图有助于直观理解物性指标的概念,其它常用的物理性质指标 表示土中孔隙含量的指标 表示土中含水程度的指标 表示土的密度和容重的指标,三相草图可用于确定物性指标之间的关系,三相草图法是求取物理性质指标的简单而有效的方法,一块原状土样，经试验测得土的天然密度=1.8t/m3,含水率 = 15%，土粒相对密度Gs=2.8。求孔隙比e、干重度d和饱和度Sr。（本题10分） 解：,质量m,体积V,质量m,体积V,土的物理状态 粗粒土的松密程度 粘性土的软硬程度,土的物理性质指标 (三相间的比例关系),

30、力学特性,影响,表示,2.5 无粘性土的密实度,2.5.1 砂土的密实度 2.5.2 碎石土的密实度,2.5.1 无粘性土-砂土的密实度,1）孔隙比法,e 0.95 松散 不宜作天然地基,e0.6 密实 是良好的天然地基,密实度,如何衡量?,单位体积中固体颗粒含量的多少 或孔隙含量的多少,干容重 d 或孔隙比 e或孔隙率 n,优点：简单方便,缺点：不能反映级配的影响 只能用于同一种土,对策,emax与emin ：最大与最小孔隙比,2）相对密度法,emax = 0.35,emin = 0.20,粗粒土的密实状态指标,判别标准： Dr = 1 , 最密状态 Dr = 0 , 最松状态 Dr 1/3

31、 , 疏松状态 1/3 2/3 , 密实状态,相对密度,emax: 最大孔隙比；将松散的风干土样通过长颈漏斗轻轻地倒入容器，避免重力冲击，求得土的最小干密度再经换算得到最大孔隙比,emin: 最小孔隙比；将松散的风干土样装入金属容器内，按规定方法振动和锤击，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再经换算得到最小孔隙比,emax与emin ：最大与最小孔隙比,注意：室内测得理论上的最大与最小孔隙比有时很困难,3）标准贯入试验法,天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数N进行评定。 (GB50007-2002),按实测平均N划分砂土的密实度(JTJ024-85),重型圆锥,标准贯入,30cm,

32、锤重：63.5kN 落距：760mm,动力触探试验,标准惯入器,重型圆锥,被探测土层,地面,触探杆,2.5.2 无粘性土-碎石土的密实度,天然砂土的密实度，可按原位标准贯入试验的锤击数N进行评定。天然碎石土的密实度，可按原位重型圆锥动力触探的锤击数N63.5进行评定(GB50007-2002),密实度,按N评定砂石密实度,按N63.5评定碎石土密实度,松散,稍密,中密,密实,N10,N63.55,10N15,5N63.510,15N30,10N63.520,N30,N63.520,注意：对于碎石土，本表中N63.5数值，适用于平均粒径50mm且最大粒径 100mm的卵石、碎石、圆砾、角砾。对于

33、平均粒径 50mm且最大粒径 100mm的碎石，按教材P25页表1-3鉴别其密实度。,碎石土密实度野外鉴别方法,2.6 粘性土的物理特征,2.6.1 粘性土的界限含水量 2.6.2 粘性土的塑性指数和液 性指数,粘性土的稠度状态：即粘性土的软硬程度。 因土粒与水作用强，故水对其工程性质影响大。,固态 半固态 可塑状态 流动状态,缩限ws 塑限wp （测） 液限wL（测）,含水量,界限含水量（由试验测得）,粘性土由一种状态转变到另一种状态的 分界含水量,2.6.1 粘性土的界限含水率,2.6.2粘性土的塑性指数和液性指数,塑限wp,液限wl,稠度界限,粘性土的稠度反映土中水的形态,固态或半固态,

34、塑态,流态,强结合水膜最大,出现自由水,强结合水,弱结合水,自由水,稠度状态,含水量,土中水的形态,w,吸附弱结合水的能力,塑性指数,（省去%）,塑性指数,IP表示土处于可塑状态的含水量范围大小。它与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。 土颗粒越细且含量越多，则比表面越大，土的结合水含量越高， IP越大。当水中高价阳离子浓度增加时，土粒表面吸附的反离子层厚度变薄,结合水含量相应减少， IP也小；反之， IP变大。由于IP能反映土的塑性大小和反映影响粘性土特征的各种重要因素,因此,工程上常用它对粘性土进行分类:,相对稠度,即使含水量相同，稠度可能不同,液性指数,对不同的粘土，wp、wL

35、大小不同,定义：,wp,w,wL,IL1,坚硬状态 可塑状态 流 态,0.00 0.25 0.25 - 0.75 0.75 1.00,硬塑 可塑 软塑,对同一种粘土，含水量可反映其稠度,问题：,流态,可 塑 状 态,坚硬状态,w,液塑限联合测定仪,圆锥入土深度与含水量关系,2.6.3 粘性土的灵敏度和触变性,=,原状土,结构性,相同含水量、 密度,粉碎、 重塑,重塑土,强度降低,St 1-2 2-4 4,粘性土 低灵敏 中等灵敏 高灵敏,天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度衡量：,粘性土含水量不变，密度不变，因重塑而强度降低，又因静置抗剪强

36、度随时间恢复的现象，称为触变性。 土的触变性是土的结构联结形态发生变化引起的，是土微观结构随时间变化的宏观表现。 例如：在粘土中打桩时，桩侧土体结构受到破坏而强度降低，但打桩完成后，土的强度逐渐恢复，桩的承载力逐渐增加，就是受土体触变性影响的结果。,1.7 土的工程分类,1.7.1 岩石 1.7.2 碎石土 1.7.3 砂土 1.7.4 粉土 1.7.5 黏性土 1.7.6 人工填土 1.7.7 特殊性土（见项目七）,目的：,依据：,建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法,地基土的工程分类,是将工程性质相近的土归为一类,便于研究、交流及应用,能反映土的物理力学性质,建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法,土,岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土 人工填土,特殊性土单独分类,淤泥和淤泥质土,红粘土,膨胀土,湿陷性黄土,作为建筑地基的岩石根据其坚硬程度和完整程度分类。,1、岩石,岩石按坚硬程度分,坚硬岩,较坚硬岩,较软岩,软岩,岩石按风化